貴陽地區氣候季節變化對心腦血管發病人數占比的影響研究

瞿 沖，王式功，李河利，周 婕，郭 勇，丁立國，尹 立，賀前艷，陸美靜

（1.成都信息工程大學大氣科學學院/環境氣象與健康研究院，四川 成都610225；2.黔西南布依族苗族自治州氣象局，貴州 興義562400；3.貴州省疾控中心，貴州 貴陽550004；4.貴州省社會組織服務中心 貴州 貴陽550004；5.貴州省氣候中心，貴州 貴陽550002；6.攀枝花市中心醫院氣象醫學研究中心，四川 攀枝花617000；7.貴州特殊教育中等職業技術學校，貴州 貴陽550000）

氣候變化及其影響一直以來都是一個至關重要的熱點問題，適應和應對氣候變化是每個國家共同面臨的巨大挑戰，同時也逐漸成為各國的重要戰略[1-4]。2021 年8 月，氣候變化專門委員會（IPCC）發布的第六次評估報告指出，近百年來氣候系統以及各圈層正在發生廣泛而迅速的變化[5-10]，現有對全球氣候變化的研究顯示，其變化的主要特征歸納起來有四個方面：一是氣候變暖，二是氣候變率增大，三是極端天氣氣候事件增多，四是氣候季節（即以氣溫指標為依據對四季的劃分，并非通常的天文季節）漂移。前三方面的氣候變化對人類健康的影響研究已有諸多報道[11-14]，其所誘導的氣候季節漂移現象已有初步的研究[1]，但都是從單一的空間位相上的漂移和季節時間長短變化來分析，關于氣候季節漂移對相關人群疾病發病風險影響的研究尚未見報道。隨著全球氣候變暖，人體舒適度等級也會隨之改變，特別是近40 年來氣候變化導致的人體舒適度變化特征也引起相關研究者的關注，林卉嬌等 [15]基于UTCI 指數研究中國夏季人體舒適度變化特征發現，我國大部分地區的熱不舒適天數及發生熱不舒適持續事件的頻次都呈增加趨勢，說明中國大陸舒適等級整體由冷不舒適域向熱不舒適域轉變的傾向[16]，這種轉變同時也會對當地人群健康、康養旅游產業發展等方面產生一定影響。

目前，全球氣候變暖的態勢仍在加劇，由此對世界各地各季節的長度、起止時間以及人體舒適度都產生了不同程度的變化，這對農業生產、生態系統和人類健康等諸方面都會造成直接或間接的影響[2，16]，特別是季節長度的變化對各種氣象敏感性疾病（如循環系統疾病、呼吸系統疾病等）發病風險產生了明顯的影響。葉篤正等[1]率先研究了中國不同地區的季節變化；錢誠等[17]研究了氣候變暖對季節、二十四節氣起、止時間變化的影響；張世軒等[18]采用非線性相似度量方法對中國四季進行了劃分，研究了近50 年全球顯著變暖情形下中國四季的時空演變特征；任妍等[19]采用線性傾向估計和經驗模態分解（EMD）等方法研究我國四季開始日期及生長期長度的變化特征；環海軍等[20]研究近50 年山東中部地區四季開始日期及長度變化特征，結果表明山東中部地區春季和夏季開始日期呈提前態勢，秋季和冬季呈推遲態勢。賈明瑞等[21]研究了未來氣候變化情景下“一帶一路”沿線區域氣候舒適度格局的變化，結果表明未來研究區整體的熱不舒適日數增多，冷不舒適日數減少，舒適日數的增減存在明顯的空間分異。可見，不同地域的氣候舒適度日數和氣候季節都在不同程度的發生變化[22-24]；不同方法對不同區域的氣候季節和舒適度變化研究也略顯不同，這與不同地域對全球氣候變化的響應程度不同有關[25-27]。

近年來，為應對人口老齡化、促進綠色低碳發展，國家大力倡導發展康養旅游（居）業，廣大民眾追求健康舒適的宜居生活環境和候鳥式康養旅游（居）的欲望也越來越強烈。貴陽位于云貴高原地區，氣候屬亞熱帶濕潤溫和型氣候，兼有高原性和季風性氣候特點[28]，植被覆蓋廣，冬無嚴寒，夏無酷熱，素有“上有天堂，下有蘇杭，氣候宜人數貴陽”的美譽[29]。基于此，利用中國氣象局2012 年發布實施氣象行業標準《氣候季節劃分》（QX/T152—2012），以5 d 滑動平均氣溫作為判斷季節的基本依據[30]，對貴陽地區氣候季節進行劃分，著重探究氣候變暖對貴陽地區氣候季節變化和人體舒適度等級變化的影響，進而探明這兩種變化對當地居民心腦血管疾病人群發病風險的影響程度，旨在從定性和定量2 個維度科學地評估氣候變化的人群健康效應，為貴陽地區恰當應對氣候變化、助力氣候康養產業高質量發展提供重要科學依據。

1 資料與方法

1.1 數據來源

氣象資料來源于國家氣象科學數據中心，采用1961—2020 年貴陽地區息烽、開陽、修文、清鎮、貴陽、白云、花溪和烏當8 個區、縣氣象站點的逐日地面氣象觀測資料，包括日平均氣溫、日平均風速、日平均相對濕度和20 時—次日20 時（日）降水量等氣象要素。

疾病資料來源于貴州省疾病預防控制中心統計的2016—2020 年全部就診醫療數據，采用整群抽樣方法，對研究區域內貴陽市8 個區、縣的心腦血管疾病（ICD10，I20-I28、I30-I52、I60-I69）病例資料進行篩選，并剔除重復、復診以及錄入錯誤等情況，共有45 313 例。

1.2 研究方法

1.2.1 氣候季節劃分

采用中華人民共和國氣象行業氣候季節劃分標準（QX/T152—2012）（以下簡稱“標準”）[30]，對貴陽地區氣候季節進行劃分，首先選定最近30 a（1991—2020 年）作為氣候年份長度，再計算30 a 中同日平均氣溫的常年值，得到常年氣溫序列：

依據常年氣溫序列計算5 d 的滑動平均，得到常年滑動平均氣溫序列，5 d 滑動平均計算公式為：

基于當年氣溫序列計算5 d 滑動平均氣溫，依次進行春、夏、秋、冬4 個季節起始日的初次判斷。

1.2.2 人體舒適度計算方法

人體在最舒適的氣候環境下各類氣象敏感疾病發病率是最低的[30]。人體舒適度作為一種可以直觀地反應某地康養氣候資源情況的標準[31]，王式功等[32]首次將“黃金分割率”（也稱為0.618 法，華羅庚優選法[33-34]）引入醫療氣象學領域，更科學合理的確定了人體最佳舒適溫度值為22.7 ℃，認為是理論上在中緯度地區健康人群身體感覺最舒適的環境溫度。對其進行緯度、季節和海拔高度調整，獲得某地的最佳舒適溫度的表達式為：

式中：Ts為最佳舒適溫度，φ 為緯度，M 為月份，H 為海拔高度。

綜合考慮相對濕度、降水量、風速等與人體健康密切相關的氣象要素，體感溫度的表達式為：

當Ta≥Ts時，

當Ta＜Ts時，

其中：系數A≈14，Tg為體感溫度，認為是人體皮膚裸露時感覺到的環境溫度，Ta為平均氣溫，Ts為最佳舒適溫度；V 為平均風速；RH為相對濕度，RHs為最適相對濕度，無降水時，RHs=0.500；有降水時，RHs=0.618。

由式（4）、式（5）算出的體感溫度，再根據體感溫度將氣候舒適的劃分為11 個等級，分級及對應的等級范圍見文獻[30]，將微熱、舒適和涼爽歸并為廣義舒適域，因為在這3 種舒適度等級時，人體感覺舒適或可通過簡單的生理和衣物調節達到體感舒適，且各類疾病發病率低。

1.2.3 季節漂移度

在以往有關氣候季節漂移的研究中，都沒有提出客觀定量地表征季節漂移度的方法，因此，本文提出季節漂移度[1，35]（Degree of seasonal drift，DOSD）這個新概念，根據氣候季節劃分標準劃分出貴陽地區常年氣候季節和當年氣候季節，再用季節漂移度來表示季節時間段在全年的漂移情況，可以更加客觀定量地展示出貴陽地區在氣候變暖背景下季節漂移的程度，計算公式如下：

式中：N 表示60 a 中春季和秋季時間段變化的天數，M 表示60 a 對應氣候季節的平均天數，季節漂移度即為60 a 中貴陽地區春季和秋季季節變化天數占相應季節長度地百分比。

1.2.4 發病風險效應計算方法

為了更加直觀定量地展現出氣候變暖對貴陽地區氣候康養資源的影響，本文參考流行病學的相關統計方法[21，35]，利用貴陽市心腦血管疾病發病資料計算出不同年代際氣候季節和舒適域變化的發病占比效應。先計算出氣候季節和各舒適域在不同年代際變化的天數（The number of days of change，TNDC），再根據每日發病人數和研究時段內總發病人數計算出發病人數日占比（Daily proportion of cases，DPOC）；最后用變化的天數和發病人數日占比算出發病占比效應（Proportion effect of morbidity，PEOM），計算表達式如下：

式中：Di表示第i 日的發病人數日占比，Hi表示第i日的發病人數，T 表示全年總發病人數，s 表示季節中的夏季和舒適域等級中的熱不舒適域和廣義舒適域等級，w 表示季節中的冬季和舒適域等級中的冷不舒適域等級，Ts為20 世紀90 年代—21 世紀10年代夏季、熱不舒適域、廣義舒適域增加的天數，增加天數記為正，Ds為20 世紀90 年代—21 世紀10年代夏季、熱不舒適域、廣義舒適域的發病人數日占比；Tw為20 世紀90 年代—21 世紀10 年代冬季、冷不舒適域減少的天數，減少天數記為負，Dw為20世紀90 年代—21 世紀10 年代冬季、冷不舒適域的發病人數日占比，冬季發病人數日占比為冬季所有發病人數日占比的平均值，其他季節類似。

采用Excel 計算心腦血管疾病發病日占比；采用Origin2018 對數據進行描述性統計分析；采用Python 編寫程序對舒適度等級進行計算分類。

2 結果與分析

2.1 貴陽地區季節漂移特征

2.1.1 氣候態平均季節長度及起、止日期

根據中國氣象局氣候季節劃分標準（QX/T152—2012），將貴陽市所轄8 個地面氣象觀測站點的日平均氣溫進行區域平均，得到該地區平均的常年氣溫序列，并做5 d 的滑動平均，再對近30 a（1991—2020 年）逐年的季節長度及起、止時間進行平均，最后得到貴陽地區平均氣候態每個季節的起、止日期和持續天數（表1）。

2.1.2 近60 a 逐年四季長度分布

圖1 為貴陽地區1961—2020 年逐年平均氣溫變化態勢。貴陽地區年平均氣溫在1960—1984 年呈下降態勢，氣候傾向率為-0.239 ℃/10 a，1985—2020 年呈上升態勢，氣候傾向率為0.225 ℃/10 a。圖2a 為春季長度，春季在2007 年最長，為132 d，1991 年最短，為62 d，且60 a 來春季長度呈微弱下降態勢。圖2b 為夏季長度，夏季2018 年最長，為114 d，1974 年最短，為30 d，60 a 來夏季長度呈顯著增加態勢，通過了α=0.05 的顯著性檢驗。秋季1980 年最長，為121 d，在1975 年最短，為52 d，但60 a 來秋季長度變化態勢不明顯（圖2c）。冬季1976 年最長，為147 d，2007 年最短，為77 d，60 a來冬季長度呈下降態勢（圖2d），雖然沒有通過α=0.05 的顯著性檢驗，相比春、秋季其下降態勢還是比較明顯的。

圖1 貴陽地區1961—2020 年逐年平均氣溫變化態勢

圖2 1961—2020 年貴陽地區四季長度變化

2.1.3 春季和秋季起止日期的漂移情況

60 a 來春季的起始時間呈明顯的提前態勢，氣候傾向率為-0.51 d/10 a（圖3a）；秋季的起始時間呈較明顯的推后態勢，氣候傾向率為0.49 d/10 a。圖3b 可以看出，春季的結束時間呈明顯的提前態勢，氣候傾向率為-1.01 d/10 a；秋季的結束時間呈較明顯的推后態勢，氣候傾向率為0.52 d/10 a。過去的60 a，由于春季結束時間提前和秋季的起始時間推后，導致貴陽地區夏季的長度增長，同理，由于秋季結束時間推后和春季起始時間提前，導致冬季的季節長度縮短。

從年際變化來看，春季的起止日期都呈提前態勢，秋季的起止日期都呈推后態勢，說明貴陽地區春季和秋季在時間段上受全球氣候變化的影響有一定的漂移現象，通過（6）式計算得出，春季的起始時間漂移度為60.6%，結束時間漂移度為61.5%；秋季的起始時間漂移度為64.6%，結束時間漂移度為62.2%，但春季和秋季的季節長度變化并不明顯。

2.2 貴陽地區各季節的年代際變化及其對心腦血管疾病的影響

圖4 是貴陽地區四季起止日期及其長度的年代際變化，從時間起始日期來看，春季和夏季都有明顯提前，20 世紀60 年代春季的起始日期為3 月17日，21 世紀10 年代春季的起始日期為3 月10 日，提前了7 d；20 世紀60 年代夏季的起始日期為6 月30 日，21 世紀10 年代夏季起始日期為6 月22 日，提前了8 d；秋季無明顯變化，冬季有明顯的推后，20 世紀60 年代冬季的起始日期為11 月22 日，21世紀10 年代冬季的起始日期為11 月30 日，推后了8 d。從季節長度來看，春季在20 世紀70 年代最短，為98 d，20 世紀80 年代最長，為106 d；夏季在20世紀90 年代最短，為44 d，21 世紀00 年代和10 年代增長，分別達到77、76 d；秋季在20 世紀60 年代最短，為77 d，20 世紀70 年代最長，為92 d；冬季在21 世紀00 年代和10 年代縮短，分別為96、100 d，在20 世紀70 年代和90 年代較長，分別為125、130 d。

圖4 貴陽地區四季起止日期以及長度年代際變化

從年代際變化來看，貴陽地區各季節長度變化有明顯差異，夏季和冬季的時長變化最明顯。60 a來夏季從44 d 增加到76 d，冬季從130 d 縮短到100 d，變幅很大；春季和秋季的時間段漂移明顯，春季的起始時間漂移度為16.3%，結束時間漂移度為18.3%，秋季的起始時間漂移度為25.6%，結束時間漂移度為14.6%，但其季節長度變化不大，這說明不同季節對全球氣候變暖的響應情況不一樣。

貴陽地區2016—2020 年心腦血管疾病發病人數日占比與日均氣溫呈明顯負相關。心腦血管疾病發病人數日占比在冬季較高，夏季發病人數日占比最低，究其原因：一是由于冬季受到低溫效應的影響，貴陽地區心腦血管發病人數增多，呈現以冷效應為主[14]。二是由于貴陽地區春季溫度回升慢，冬季向春季過渡時間較長，并且貴陽地區出現倒春寒的頻率也較高[36]。表2 是貴陽地區典型年代春、秋季節漂移對夏、冬季節長度變化及其對當地心腦血管疾病發病風險影響的對比分析。20 世紀90 年代冬、夏季最長（短），21 世紀10 年代冬、夏季最短（長），即這2個年代貴陽地區的春、秋季漂移幅度最大，相應的冬、夏季的長度變化也最大，據此進行對比研究。貴陽地區夏季發病人數日占比為0.24%，冬季發病人數日占比為0.31%，從20 世紀90 年代到21 世紀10 年代，氣候變暖導致春、秋季節漂移使得冬季天數縮短，縮短的天數基本都轉移到夏季，導致夏季天數增加，得出貴陽地區春季和秋季時間段的漂移導致當地夏季增加、冬季縮短對當地居民心腦血管疾病發病人數占比為-1.62%，說明隨著全球氣候變暖，貴陽地區冬、夏氣候季節長度的變化對當地居民心腦血管疾病發病人數（風險）呈降低態勢。

表2 貴陽地區典型年代夏季和冬季的長度變化對當地心腦血管疾病發病人數占比影響

2.3 貴陽地區各舒適域日數的年代際變化及其對心腦血管疾病的影響

圖5 為貴陽地區1961—2020 年的廣義舒適日數、冷不舒適日數和熱不舒適日數。近60 a 來，貴陽地區廣義舒適日數總體上呈波動增加態勢，增長率為0.8 d/10 a，表明當前以及未來貴陽地區有著很好的氣候康養前景。由于受到全球氣候變暖、氣溫明顯升高的影響，當地熱不舒適日數呈增加態勢，冷不舒適日數呈下降態勢，增加態勢和下降態勢都不十分明顯。

圖5 貴陽地區1961—2020 年不同舒適域日數的年際變化

貴陽地區不同年代之間的各個舒適域等級日數各不相同，如表3 所示，20 世紀90 年代冷不舒適域日數為150 d，熱不舒適域日數和廣義舒適域日數分別為11、204 d，21 世紀10 年代冷不舒適域日數減少為136 d，熱不舒適域日數和廣義舒適域日數分別為18、212 d，熱不舒適域日數增加了7 d，廣義舒適域日數增加了8 d，冷不舒適域日數減少了14 d。不同舒適域等級的發病日占比各不相同，冷不舒適域等級發病日占比為0.32%，熱不舒適域等級發病日占比為0.23%，廣義舒適域等級發病日占比為0.25%，由于心腦血管疾病對冷不舒適域更敏感[29]，所以冷不舒適域等級發病日占比最高。隨著氣候變暖，不同舒適域等級日數發生改變，對貴陽地區居民心腦血管疾病發病人數占比也有一定影響，不同舒適域等級日數的改變對心腦血管疾病發病人數占比的值為-0.87%，表明在氣候變暖背景下，各舒適域等級日數的改變總體上對心腦血管疾病發病人數占比有降低作用。

表3 貴陽地區不同年代際的不同舒適域等級日數變化對當地心腦血管疾病發病人數占比的影響

隨著全球氣候變暖而導致的貴陽地區冬、夏氣候季節變化和各舒適域日數的變化，對當地居民心腦血管疾病發病人數占比都有一定的降低態勢，呈現出健康風險正效應。

3 結論

利用氣候季節劃分標準（QX/T152—2012）和基于“黃金分割率”的人體舒適度的計算方法，對貴陽地區氣候季節漂移與長度變化以及舒適度等級變化等對貴陽地區居民心腦血管疾病發病風險的影響進行研究，得到如下主要結論：

（1）貴陽地區四季分明，常年春季起始日為3 月16 日，長度為104 d；夏季起始日為6 月28 日，長度為64 d；秋季起始日為8 月31 日，長度為82 d；冬季起始日為11 月21 日，長度為115 d。隨著全球氣候變暖，貴陽地區氣候季節發生了漂移現象，春季的起止時間有提前態勢，秋季的起止時間有推遲態勢，夏季季長正在逐漸增長，冬季季長正在逐漸縮短。從年際變化來看，60 a 內夏季長度從30 d 增加到114 d，冬季長度從147 d 縮短到77 d；春季和秋季出現了漂移現象，春季起始時間漂移度為60.6%，結束時間漂移度為61.5%，秋季起始時間漂移度為64.6%，結束時間漂移度為62.2%。

（2）貴陽地區夏、冬兩季季長變化明顯，夏季長度從44 d 增加到76 d，冬季長度從130 d 縮短到100 d，春季起始時間漂移度為16.3%，結束時間漂移度為18.3%，秋季起始時間漂移度為25.6%，結束時間漂移度為14.6%。夏季心腦血管疾病發病人數日占比為0.24%，冬季心腦血管疾病發病人數日占比為0.31%。因此，在全球氣候變暖大背景下，貴陽地區隨著夏季增長，冬季縮短，對心腦血管疾病發病人數占比的總體效應為-1.62%，表明氣候變暖導致的氣候季節漂移和長度變化能夠在一定程度上降低當地居民心腦血管疾病發病人數占比。貴陽地區冷不舒適域等級發病日占比為0.32%，熱不舒適域等級發病日占比為0.23%，廣義舒適域等級發病日占比為0.25%，冷不舒適域等級日數從150 d 縮短到136 d，熱不舒適域等級日數從11 d 增加到18 d，廣義舒適域等級日數從204 d 增加到212 d，當地不同舒適域等級日數的改變對居民心腦血管疾病發病人數占比的總體效應為-0.87%；也表明在氣候變暖背景下，貴陽地區舒適域等級日數的改變對居民心腦血管疾病發病人數占比也有降低作用。

本研究仍存在不足，在分析氣候季節漂移和長度變化對心腦血管疾病的影響時，由于20 世紀90年代的疾病資料無法收集（當時沒有電子病歷記錄），從而導致無法定量計算出當時心腦血管疾病發病人數的日占比，因此，只能假設不同年代際的相同季節心腦血管疾病發病人數的日占比不變，可能會產生一定誤差，后續隨著電子病歷序列資料的不斷延長，此問題會逐步解決。